JP4157658B2

JP4157658B2 - 油圧−機械式変速装置

Info

Publication number: JP4157658B2
Application number: JP28502899A
Authority: JP
Inventors: 幸雄久保田; 泰彦堀
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JP2001108060A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧−機械式変速機に関するものであり、特に、油圧式無段変速から油圧−機械式変速への切換時の衝撃を無くして操作フィーリングの向上を目的とした技術に関する。また、油圧−機械式変速による走行駆動における、高効率な速度域の利用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジン動力を一方は遊星歯車機構に伝え、他方は油圧式無段変速装置を介して遊星歯車機構に伝えて合成する構成のミッション装置が油圧−機械式変速機（以下ＨＭＴとする。）として同一出願人により提案されており、特願平１０−３０６０８２号、特願平１０−３０６０８６号等より出願済みである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、切換クラッチの操作により後進及び低速前進走行域においては油圧式無段変速によるＨＳＴモードの走行を行い、前進中速及び前進高速域においては油圧−機械式無段変速によるＨＭＴモードの走行を行うよう制御している。そして、このＨＳＴモードからＨＭＴモードへの切換は電子制御により行われるため、切換時にミッション部において衝撃が発生した場合には、オペレータにとっては意図しない振動等を感じることとなり操作フィーリング上好ましくない。そこで、このＨＭＴ・ＨＳＴモード間での切換操作時には、両モードの出力が合成される合流点においてスムーズな切換が行われることが望ましい。また、油圧−機械式無段変速を利用した場合には、各走行速度において運転効率が変化することとなるが、例えばトラクタに搭載するのであれば、プラウ作業速度域において高効率な走行が行えることが望ましい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に課題を解決するための手段を説明する。
請求項１においては、エンジン（２０）からの動力を、油圧ポンプ（２２）と油圧モータ（２３）により構成したＨＳＴ（２１）と遊星歯車機構（１０）に伝え、該ＨＳＴ（２１）の出力部と、該遊星歯車機構（１０）との間に油圧式切換クラッチ（１３・１４）を配置する油圧−機械式変速装置において、該遊星歯車機構（１０）は、サンギヤ（１）、プラネタリーギヤ（２）、出力ギヤ（３）、キャリヤ（４・５）より構成し、前記油圧モータ（２３）のモータ出力軸（２６）には、前記油圧式切換クラッチ（１３・１４）の２つのギヤ（１１・１２）を遊嵌し、該エンジン（２０）の回転出力は、エンジン（２０）からの入力軸（２５）に対して相対回転不能に挿嵌されたサンギヤ（１）を駆動し、該サンギヤ（１）をプラネタリーギヤ（２）を構成する２つのギヤ（２ａ・２ｂ）の内の一方のギヤ（２ａ）と噛合し、他方のギヤ（２ｂ）を前記出力ギヤ（３）に噛合し、前記プラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）を、該入力軸（２５）上に遊嵌されたキャリヤ（４・５）の間で回転自在に支持し、該キャリヤ（４・５）と一体となって公転させ、該キャリア（５）にはキャリアギヤ（６）を固設し、該キャリアギヤ（６）は前記モータ出力軸（２６）上のギヤ（１１）と噛合し、前記遊星歯車機構（１０）の出力ギヤ（３）は入力軸（２５）上に遊嵌されたパイプ軸（７）の前端部に固設し、該パイプ軸（７）の後端にギヤ（８）を固設し、ＨＳＴモードの駆動系においては、前記油圧式切換クラッチ（１３・１４）のうち切換クラッチ（１４）のみを接続し、前記ギヤ（１２）のみを駆動し、該モータ出力軸（２６）と平行に配設された合成出力軸（２７）のギヤ（１５）が、前記モータ出力軸（２６）のギヤ（１２）と噛合し、該モータ出力軸（２６）の回転出力を合成出力軸（２７）に伝達し、ＨＭＴモードの駆動系においては切換クラッチ（１３）を接続し、前記モータ出力軸（２６）の回転出力はギヤ（１２）には伝達されずにギヤ（１１）のみを駆動し、該ギヤ（１１）は前記キャリアギヤ（６）と噛合して回転をキャリア（５）に伝達し、前記入力軸（２５）のサンギヤ（１）により、前記プラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）が自転し、キャリア（５）と一体となって公転し、該入力軸（２５）の回転出力と、モータ出力軸（２６）の回転出力を合成し、前記パイプ軸（７）のギヤ（８）より前記合成出力軸（２７）上のギヤ（１６）に伝達し、ＨＳＴモードにおける伝達系においては、該モータ出力軸（２６）の回転出力を直接に合成出力軸（２７）に伝達するが、この場合にも、合成出力軸（２７）のギヤ（１６）は、逆にギヤ（８）を介して前記パイプ軸（７）を駆動し、該パイプ軸（７）よりプラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）を駆動し、一方、前記エンジン（２０）の入力軸（２５）によりサンギヤ（１）、ギヤ（２ａ）を介してプラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）を回転駆動しており、前記プラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）は入力軸（２５）側からと、モータ出力軸（２６）側からの回転駆動を受ける為、これらの回転数差を吸収すべくキャリヤ（４・５）とキャリアギヤ（６）が回転されており、該キャリアギヤ（６）よりギヤ（１１）が回転し、前記ＨＳＴモードとＨＭＴモードの切換えにおいて、２つの油圧式切換クラッチ（１３・１４）が駆動するギヤ（１１）とギヤ（１２）回転が、略一致するモータ出力軸（２６）回転数となった時点で切換えを行うよう制御するものである。
【０００５】
請求項２においては、請求項１記載の油圧−機械式変速装置において、前記油圧式切換クラッチ（１３・１４）の切換により、機体の中速域以上はＨＭＴモードで出力すべく制御し、該ＨＭＴモードにおいて該モータ出力軸（２６）の回転が０となり停止するときの機体の走行速度を４〜１２ｋｍ／ｈとしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について説明する。図１は本発明にかかるＨＭＴのスケルトン図、図２はＨＳＴ及びミッション（前部）の断面展開図、図３はミッション（後部）の断面展開図、図４はＨＳＴモード及びＨＭＴモードにおけるポンプ吐出量と合成出力回転数との関係を示す図、図５はＨＭＴ走行による駆動効率を示す図である。
【０００７】
図１乃至図３において、油圧−機械式変速機（以下ＨＭＴとする）の構成について説明する。ＨＭＴはＨＳＴ（油圧式無段変速装置）２１および遊星歯車機構１０を備えるミッション３０により構成されている。図２に示すようにＨＳＴ２１はＨＳＴケース３１およびセンタセクション３２に内包される油圧ポンプ２２および油圧モータ２３を備えており、該センタセクション３２はミッション３０のケース３３に固設されている。
【０００８】
ＨＳＴ２１には駆動源であるエンジン２０からの動力を伝達する入力軸２５が挿嵌貫通されており、該入力軸２５には油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａおよびシリンダブロック２２ｂが挿嵌されている。該シリンダブロック２２ｂは入力軸２５に相対回動不能に挿嵌されており、入力軸２５とともにシリンダブロック２２ｂが駆動される構成になっている。該シリンダブロック２２ｂにはプランジャー２２ｃが複数摺動自在に配設されている。該プランジャー２２ｃの先端には前記可動斜板２２ａが当接しており、該可動斜板２２ａの傾斜角を調節することにより、油圧ポンプ２２の作動油の吐出量を調節可能に構成されている。油圧ポンプ２２により吐出された作動油はセンターセクション３２に設けられた油路を介して油圧モータ２３に送油される。そして、同様にシリンダブロック、プランジャ等より構成される油圧モータ２３を駆動させることによって、該油圧モータ２３のモータ出力軸２６の回転速度及び回転方向を制御する構成になっている。なお、本実施例では油圧ポンプを可変容量型としているが、油圧ポンプと油圧モータの両方を可変容量型とする構成でも本発明の実施は可能である。
【０００９】
次に、ミッション３０の構成について説明する。ミッション３０はミッションケース３３により被装されており、該ミッションケース３３には入力軸２５、モータ出力軸２６、合成出力軸２７、副変速軸２８、ＰＴＯ軸５３等が平行で前後方向に配設され、回動自在に支持されている。また、ミッションケース３３内には遊星歯車機構１０が設けられている。遊星歯車機構１０は後述するサンギヤ１、プラネタリーギヤ２、出力ギヤ３、そして、遊星歯車機構の加減速手段であるキャリヤ４・５等より構成されている。
【００１０】
モータ出力軸２６には２つのギヤ１１・１２が遊嵌されており、該ギヤ１１・１２の間には油圧クラッチ１３・１４が介装されて、該油圧クラッチ１３・１４の何れか一方を接続させることにより、ギヤ１１・１２の何れか一方に動力が伝達される。前記入力軸２５はセンタセクション３２を貫通してミッションケース３３内に延設しており、該入力軸２５上に遊星歯車機構１０を有している。
【００１１】
入力軸２５の回転出力は、入力軸２５に対して相対回転不能に挿嵌されたサンギヤ１を回転駆動する。そして、サンギヤ１はプラネタリアギヤ２に刻設された２つのギヤの内の一方であるギヤ２ａに噛合し、さらに他方のギヤ２ｂは出力ギヤ３に噛合している。ここでプラネタリアギヤ２は、入力軸２５上に遊嵌されたキャリア４・５に挟まれるようにして回転自在に支持されるとともに、該キャリア４・５と一体となって回転する。また、キャリア５にはギヤ６が固設されており、前記モータ出力軸２６上のギヤ１１と噛合している。つまり、ギヤ１１は遊星歯車機構の加減速手段であるキャリア５に連動連結する手段として機能する。また、遊星歯車機構１０の出力ギヤ３は入力軸２５上に遊嵌されたパイプ軸７の前端部に形成されており、該パイプ軸７の後端にはギヤ８が相対回転不能に挿嵌されている。
【００１２】
以上の構成におけるＨＭＴの制御について説明する。まず、ＨＳＴモードの駆動系について説明する。ＨＳＴモードにおいては２つの油圧クラッチ１３・１４のうち、油圧クラッチ１４が接続される。これにより、モータ出力軸２６の回転出力はギヤ１１には伝達されずに、ギヤ１２のみを回転駆動する。
【００１３】
モータ出力軸２６とは平行に合成出力軸２７が配設されており、該合成出力軸２７上に固設されたギヤ１５が前記モータ出力軸２６のギヤ１２に噛合している。これにより、モータ出力軸２６の回転出力がギヤ１２・１５を介して合成出力軸２７に伝達される。合成出力軸２７はミッションケース３３内を後方に延設して、図３で示すように、合成出力軸２７の後部に２つのギヤ１７・１８を回転不能に挿嵌している。
【００１４】
また、合成出力軸２７には副変速軸２８が並設されており、該副変速軸２８にはギヤ６０・６１が遊嵌されており、該ギヤ６０・６１が前記ギヤ１７・１８に噛合して異なる回転数で駆動している。そして、副変速軸２８に設けられた副変速クラッチ６２を操作することにより、ギヤ６０・６１何れかの回転駆動力を副変速軸２８に伝達するのである。そして、該副変速軸２８の後端に刻設されたベベルギヤ６９を介して後輪ディファレンシャルに動力が伝達される。
【００１５】
また、副変速軸２８の前端部には２つのギヤ６３・６４が固設されており、該ギヤ６３・６４が前輪出力軸２９上に遊嵌されたギヤ６５・６６に噛合し、該ギヤ６５・６６を異なる回転数で駆動している。また、前輪出力軸２９上には２つの油圧クラッチ６７・６８が設けられており、該油圧クラッチ６７・６８のうち何れか一方を接続することにより、ギヤ６５・６６の何れか一方の回転駆動力を前輪出力軸２９に伝達するのである。
【００１６】
ＨＳＴモードにおいては、以上の駆動系により前輪及び後輪を駆動するものであるが、この駆動系においてはエンジン出力が前後輪にまで伝達されるまでの間に遊星歯車機構１０を経由しないモードとなっている。つまり、遊星歯車機構１０は空転しており、エンジン出力はＨＳＴ２１により変速された後、副変速されて前後輪に伝達されるのである。
【００１７】
次に、ＨＭＴモードの駆動系について説明する。ＨＭＴモードにおいては２つの油圧クラッチ１３・１４のうち、油圧クラッチ１３が接続される。これにより、モータ出力軸２６の回転出力はギヤ１２には伝達されずに、ギヤ１１のみを回転駆動する。そして、ギヤ１１は前記キャリア５に固設されたギヤ６に噛合しており、モータ出力軸２６の回転出力がキャリア５に伝達される。
【００１８】
また、入力軸２５の回転出力によりサンギヤ１が回転駆動しており、サンギヤ１の回転出力がプラネタリアギヤ２を介して出力ギヤ３を有するパイプ軸７を駆動する。つまり、プラネタリアギヤ２はサンギヤ１により回転駆動するとともに、キャリア５と一体となって回転するので、入力軸２５の回転出力と、ＨＳＴ２１による変速後のモータ出力軸２６の回転出力が合成されてパイプ軸７に伝達されるのである。
【００１９】
そして、パイプ軸７後端のギヤ８が前記合成出力軸２７のギヤ１６に噛合しているので、合成された出力がパイプ軸７から合成出力軸２７に伝達される。以降は、ＨＳＴモードと同様に副変速軸２８を経て前輪及び後輪を駆動するのである。以上の伝達系によりＨＭＴモードによる前輪及び後輪の駆動が行われる。
【００２０】
また、前記入力軸２５の後端はＰＴＯクラッチ４０を介してＰＴＯ入力軸４１に伝達される。ＰＴＯ入力軸４１の後端には３つのギヤ４２・４３・４４が相対回転不能に挿嵌され、それぞれＰＴＯ副変速軸４５に遊嵌されたギヤ４６・４７４８に噛合している。そしてＰＴＯ副変速クラッチ４９の操作により３段階に変速された出力が、ギヤ５０・５２を介して回転軸５１に伝達され、さらにギヤ５２・５４を介してＰＴＯ軸５３に伝達され、作業機等に動力を伝達するよう構成している。
【００２１】
次に、本発明に係るＨＳＴモードからＨＭＴモードへの切換タイミングについて説明する。上述の如く本発明に係るＨＭＴにおいては、クラッチ１３・１４の切換によりＨＳＴモードとＨＭＴモードの切換を行うものであるが、この切換時にミッション３０内で衝撃等が発生した場合には、オペレータに意図しない振動を与えることとなる。そこで、クラッチ１３・１４の切換時に衝撃を発生させずにモードの変更を行う必要がある。
【００２２】
まず、ＨＳＴモードにおける伝達系においては、前述の如くモータ出力軸２６の回転出力が直接合成出力軸２７に伝達されるわけであるが、この場合にも、合成出力軸２７のギヤ１６は、ギヤ８を介して前記パイプ軸７を駆動させている。そして、該パイプ軸７の駆動により出力ギヤ３、ギヤ２ｂを介してプラネタリアギヤ２が回転駆動される。一方、前記入力軸２５の回転出力によりサンギヤ１、ギヤ２ａを介してプラネタリアギヤ２が回転駆動される。
【００２３】
このため、プラネタリアギヤ２は入力軸２５側からと、パイプ軸７側からの回転駆動を受ける為、これらの回転数差を吸収すべくキャリア４・５が回転するのである。つまり、ＨＳＴモードにおいてもキャリア５に固設されたギヤ６に駆動されて、モータ出力軸２６上のギヤ１１は回転駆動しているのである。
【００２４】
そして、クラッチ１４を切断し、クラッチ１３を接続させることによりＨＭＴモードへ切換えられた場合には、モータ出力軸２６の回転駆動がギヤ１１に伝えられることとなる。そこで、この切換タイミングをＨＳＴモード時におけるギヤ１１の回転数と、モータ出力軸２６の回転数が同一となった時点で行うよう制御しているのである。つまり、モータ出力軸２６の回転速度と遊星歯車機構の加減速手段（キャリア５）に連動連結する手段（ギヤ１１）の回転速度が略一致したときに切換クラッチを切りかえるよう構成しているのである。このような制御を行うことで、ＨＳＴモードからＨＭＴモードへの切換の前後いおいてギヤ１１の回転数が変化しないため、クラッチ１３の接続による衝撃が発生せずに、スムーズなＨＭＴモードへの切換が行えるようにしているのである。
【００２５】
図４は、縦軸をＨＳＴ２１のポンプ吐出量、横軸を合成出力回転数としたグラフを表している。そして、図のグラフＧ１はポンプ吐出量が−Ａから＋Ａの範囲で変化した場合のＨＳＴモードによるポンプ吐出量と合成出力回転数の関係を表し、グラフＧ２がＨＭＴモードによるポンプ吐出量と合成出力回転数の関係を表している。つまり、上述したＨＳＴモードからＨＭＴモードへのスムーズな切換操作は、この２つのグラフＧ１・Ｇ２の交点Ｆ1 において行うことを示している。
【００２６】
また、図で示すように、本発明に係るＨＭＴの制御は、後進及び低速前進走行時には、ＨＳＴモードでの走行駆動を行い、中速前進及び高速前進時にはＨＭＴモードによる走行駆動を行うよう制御している。このような制御を行うことで、低速域での微妙な変速を可能とするとともに、後進、前進間の切換をスムーズに行って操作フィーリングを向上させる構成とし、中速または高速前進域においては、ＨＭＴモード走行により油圧駆動による出力の損失を低減させて効率のよい走行を行い低燃費化を図っているのである。
【００２７】
図のＦ0 点は、ＨＭＴモードにおいてＨＳＴ２１のポンプ出力が０となる点、つまりＨＳＴ２１のモータ出力軸２６が回転駆動しない点である。このＦ0 点においては、エンジン駆動力は入力軸２５から遊星歯車機構１０を介して合成出力軸２７側へ伝達されるが、モータ出力軸２６が回転駆動しないため、遊星歯車機構１０のキャリア４・５が固定された状態で動力が伝達されることとなる。
【００２８】
そして、このＦ0 点においては、ポンプ出力が０であるから、油圧モータ２３が駆動されず、エンジン出力は油圧に変換されることなく、入力軸２５から伝達されるため、油圧駆動による損失が低減され、高効率な走行駆動を行える走行域となる。さらに、本発明においては図５に示すように、ＨＭＴモードにおいて、該Ｆ0 点の走行駆動を行っている場合には、本機の走行速度が約４〜１２ｋｍ／ｈとなるようにしている。つまり、本発明に係るＨＭＴは、主にトラクタに搭載されて利用されることとなるが、トラクタでの作業では土起こしを行うプラウ作業速度域が略４〜１２ｋｍ／ｈの範囲内であるため、もっとも作業頻度の高いプラウ作業速度域に高効率なＦ0 点を合致させることで、さらなる低燃費化が図れるのである。
【００２９】
また、本発明に係るＨＭＴにおいては、モータ出力軸２６の回転出力は、遊星歯車機構１０の加減速手段であるキャリア５を介して加算（または減算）され、合成された出力はパイプ軸７上に形成された中央の出力ギヤ３から取出される構成としている。つまり、従来の構成においては、合成された出力を遊星歯車機構１０のキャリア５から取出す構成としていたため、モータ出力軸２６が停止している高効率な駆動状態においても、キャリアの回転による攪拌損失等が発生していたが、本構成においては、モータ出力軸２６の停止状態においては、キャリアが固定され、遊星歯車機構１０の中央に位置する出力ギヤ３の回転により動力が伝達されるため、攪拌損失も小さく高効率な駆動伝達が行えるのである。
【００３０】
次に、ＨＭＴモードにおける駆動系の異常検出手段について説明する。上述の如く、ＨＭＴモードにおいては、エンジン２０の動力を一方は入力軸２５より遊星歯車機構１０に伝達し、他方はＨＳＴ２１を介してモータ出力軸２６より遊星歯車機構１０に伝達して合成するよう構成している。そして、合成された出力回転数は前記合成出力軸２７に伝達されるが、この合成出力軸２７より下流側で検出される合成出力回転数、及び、前記モータ出力軸２６の回転数を検出することにより異常検出を行う。
【００３１】
図２に示すように、前記モータ出力軸２６の後端には回転数検出用のギヤ９が固設されており、該ギヤ９の近傍にはモータ出力軸２６出力回転数を検出する手段であるセンサ８１が設けられている。また、前記合成出力軸２７に固設されたギヤ１５には、合成出力軸２７の出力回転数を検出する手段であるセンサ８２が設けらている。ここで、ＨＭＴモードにおいては、モータ出力軸２６の出力回転数と、入力軸２５の出力回転数が遊星歯車機構１０において合成された後、合成出力軸２７に伝達される構成であるので、前記センサ８２は合成出力回転数を検出する手段となるのである。そして、図１に示すように該センサ８１・８２は、それぞれ制御部９０に接続されている。
【００３２】
そして、制御部９０はセンサ８１よりモータ出力軸２６の出力回転数を検出するとともに、この検出結果より合成出力回転数を演算するのである。つまり、エンジン回転数より求められる入力軸２５の回転数は、サンギヤ１、プラネタリアギヤ２、出力ギヤ３のギヤ比により変速されてパイプ軸７に伝達される。さらに、検出したモータ出力軸２６の出力回転数がギヤ１１・６のギヤ比により変速されてキャリア５に加算されるため、この加算を加味したパイプ軸７の回転数が求められるのである。そして、ギヤ８・１６のギヤ比より合成出力軸２７に伝達される合成出力回転数が演算により求められるのである。
【００３３】
また、前述の如く、合成出力軸２７にもセンサ８２が設けられているので、このセンサ８２により検出した合成出力回転数と、上記演算より求めた合成出力回転数とを比較するのである。そして、この比較によりそれぞれの合成出力回転数が異なる場合には、ＨＭＴ変速装置に異常が発生していることとなる。異常原因としては、前記クラッチ１３・１４の断接が正常に行われていない場合や、キャリア４・５が正常に駆動していない場合等が挙げられる。
【００３４】
上述した実施例においては合成出力回転数の検出手段としてセンサ８２を合成出力軸２７に設ける構成としているが、このセンサ８２を前記前輪駆動軸２９に遊嵌されたギヤ６６等に設けることにより、前記副変速軸２８における合成出力回転数を検出する構成としてもよい。つまり、合成出力回転数の検出手段は合成出力軸２７より下流側に位置する何れかの軸に設ければよく、前記センサ８１の検出結果より演算で求めた合成出力回転数と、合成出力軸２７より下流側で検出される合成出力回転数とを比較すればよいのである。ただし、センサ８１の検出結果より行う演算においては、センサ８２をギヤ６６等に設けた場合には、副変速装置の変速比を加味する必要がある。
【００３５】
このようにセンサ８２を合成出力軸２７より下流側に設けることにより、ＨＭＴ変速装置に発生した異常を検出することが可能であり、また、前記副変速クラッチ６２等の異常も併せて検出することが可能である。さらに、後輪及び前輪の回転軸に、より近い位置で合成出力回転数を検出する構成となるので、車速の検出センサとして機能し、速度計としての利用が可能となるのである。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、以下のような効果を奏するものである。
請求項１においては、エンジン（２０）からの動力を、油圧ポンプ（２２）と油圧モータ（２３）により構成したＨＳＴ（２１）と遊星歯車機構（１０）に伝え、該ＨＳＴ（２１）の出力部と、該遊星歯車機構（１０）との間に油圧式切換クラッチ（１３・１４）を配置する油圧−機械式変速装置において、該遊星歯車機構（１０）は、サンギヤ（１）、プラネタリーギヤ（２）、出力ギヤ（３）、キャリヤ（４・５）より構成し、前記油圧モータ（２３）のモータ出力軸（２６）には、前記油圧式切換クラッチ（１３・１４）の２つのギヤ（１１・１２）を遊嵌し、該エンジン（２０）の回転出力は、エンジン（２０）からの入力軸（２５）に対して相対回転不能に挿嵌されたサンギヤ（１）を駆動し、該サンギヤ（１）をプラネタリーギヤ（２）を構成する２つのギヤ（２ａ・２ｂ）の内の一方のギヤ（２ａ）と噛合し、他方のギヤ（２ｂ）を前記出力ギヤ（３）に噛合し、前記プラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）を、該入力軸（２５）上に遊嵌されたキャリヤ（４・５）の間で回転自在に支持し、該キャリヤ（４・５）と一体となって公転させ、該キャリア（５）にはキャリアギヤ（６）を固設し、該キャリアギヤ（６）は前記モータ出力軸（２６）上のギヤ（１１）と噛合し、前記遊星歯車機構（１０）の出力ギヤ（３）は入力軸（２５）上に遊嵌されたパイプ軸（７）の前端部に固設し、該パイプ軸（７）の後端にギヤ（８）を固設し、ＨＳＴモードの駆動系においては、前記油圧式切換クラッチ（１３・１４）のうち切換クラッチ（１４）のみを接続し、前記ギヤ（１２）のみを駆動し、該モータ出力軸（２６）と平行に配設された合成出力軸（２７）のギヤ（１５）が、前記モータ出力軸（２６）のギヤ（１２）と噛合し、該モータ出力軸（２６）の回転出力を合成出力軸（２７）に伝達し、ＨＭＴモードの駆動系においては切換クラッチ（１３）を接続し、前記モータ出力軸（２６）の回転出力はギヤ（１２）には伝達されずにギヤ（１１）のみを駆動し、該ギヤ（１１）は前記キャリアギヤ（６）と噛合して回転をキャリア（５）に伝達し、前記入力軸（２５）のサンギヤ（１）により、前記プラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）が自転し、キャリア（５）と一体となって公転し、該入力軸（２５）の回転出力と、モータ出力軸（２６）の回転出力を合成し、前記パイプ軸（７）のギヤ（８）より前記合成出力軸（２７）上のギヤ（１６）に伝達し、ＨＳＴモードにおける伝達系においては、該モータ出力軸（２６）の回転出力を直接に合成出力軸（２７）に伝達するが、この場合にも、合成出力軸（２７）のギヤ（１６）は、逆にギヤ（８）を介して前記パイプ軸（７）を駆動し、該パイプ軸（７）よりプラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）を駆動し、一方、前記エンジン（２０）の入力軸（２５）によりサンギヤ（１）、ギヤ（２ａ）を介してプラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）を回転駆動しており、前記プラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）は入力軸（２５）側からと、モータ出力軸（２６）側からの回転駆動を受ける為、これらの回転数差を吸収すべくキャリヤ（４・５）とキャリアギヤ（６）が回転されており、該キャリアギヤ（６）よりギヤ（１１）が回転し、前記ＨＳＴモードとＨＭＴモードの切換えにおいて、２つの油圧式切換クラッチ（１３・１４）が駆動するギヤ（１１）とギヤ（１２）回転が、略一致するモータ出力軸（２６）回転数となった時点で切換えを行うよう制御するので、ＨＳＴモードからＨＭＴモードへの切換の前後において加減速手段及び加減速手段に連動連結する手段の回転数が変化しないため、切換クラッチの断接による衝撃が発生せずに、スムーズなＨＳＴ・ＨＭＴモード間の切換が行える構成となった。また、回転速度が略一致している為にクラッチ切換時の吸収エネルギー量は非常に小さく（略０）、クラッチをコンパクトに構成でき、コスト低減が可能となった。
【００３７】
請求項２においては、請求項１記載の油圧−機械式変速装置において、前記油圧式切換クラッチ（１３・１４）の切換により、機体の中速域以上はＨＭＴモードで出力すべく制御し、該ＨＭＴモードにおいて該モータ出力軸（２６）の回転が０となり停止するときの機体の走行速度を４〜１２ｋｍ／ｈとしたので、本発明に係るＨＭＴを、トラクタに搭載して利用した場合には、トラクタでの作業では土起こしを行うプラウ作業速度域が略４〜１２ｋｍ／ｈの範囲内であるため、もっとも作業頻度の高いプラウ作業速度域に高効率な速度域を合致させることで、さらなる低燃費化が図れるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＨＭＴのスケルトン図である。
【図２】ＨＳＴ及びミッション（前部）の断面展開図である。
【図３】ミッション（後部）の断面展開図である。
【図４】ＨＳＴモード及びＨＭＴモードにおけるポンプ吐出量と合成出力回転数との関係を表す図である。
【図５】ＨＭＴ走行による駆動効率を示す図である。
【符号の説明】
１０遊星歯車機構
１３油圧クラッチ
１４油圧クラッチ
２１ＨＳＴ
２５入力軸
２６モータ出力軸
２７合成出力軸

Claims

エンジン（２０）からの動力を、油圧ポンプ（２２）と油圧モータ（２３）により構成したＨＳＴ（２１）と遊星歯車機構（１０）に伝え、該ＨＳＴ（２１）の出力部と、該遊星歯車機構（１０）との間に油圧式切換クラッチ（１３・１４）を配置する油圧−機械式変速装置において、該遊星歯車機構（１０）は、サンギヤ（１）、プラネタリーギヤ（２）、出力ギヤ（３）、キャリヤ（４・５）より構成し、前記油圧モータ（２３）のモータ出力軸（２６）には、前記油圧式切換クラッチ（１３・１４）の２つのギヤ（１１・１２）を遊嵌し、該エンジン（２０）の回転出力は、エンジン（２０）からの入力軸（２５）に対して相対回転不能に挿嵌されたサンギヤ（１）を駆動し、該サンギヤ（１）をプラネタリーギヤ（２）を構成する２つのギヤ（２ａ・２ｂ）の内の一方のギヤ（２ａ）と噛合し、他方のギヤ（２ｂ）を前記出力ギヤ（３）に噛合し、前記プラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）を、該入力軸（２５）上に遊嵌されたキャリヤ（４・５）の間で回転自在に支持し、該キャリヤ（４・５）と一体となって公転させ、該キャリア（５）にはキャリアギヤ（６）を固設し、該キャリアギヤ（６）は前記モータ出力軸（２６）上のギヤ（１１）と噛合し、前記遊星歯車機構（１０）の出力ギヤ（３）は入力軸（２５）上に遊嵌されたパイプ軸（７）の前端部に固設し、該パイプ軸（７）の後端にギヤ（８）を固設し、ＨＳＴモードの駆動系においては、前記油圧式切換クラッチ（１３・１４）のうち切換クラッチ（１４）のみを接続し、前記ギヤ（１２）のみを駆動し、該モータ出力軸（２６）と平行に配設された合成出力軸（２７）のギヤ（１５）が、前記モータ出力軸（２６）のギヤ（１２）と噛合し、該モータ出力軸（２６）の回転出力を合成出力軸（２７）に伝達し、ＨＭＴモードの駆動系においては切換クラッチ（１３）を接続し、前記モータ出力軸（２６）の回転出力はギヤ（１２）には伝達されずにギヤ（１１）のみを駆動し、該ギヤ（１１）は前記キャリアギヤ（６）と噛合して回転をキャリア（５）に伝達し、前記入力軸（２５）のサンギヤ（１）により、前記プラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）が自転し、キャリア（５）と一体となって公転し、該入力軸（２５）の回転出力と、モータ出力軸（２６）の回転出力を合成し、前記パイプ軸（７）のギヤ（８）より前記合成出力軸（２７）上のギヤ（１６）に伝達し、ＨＳＴモードにおける伝達系においては、該モータ出力軸（２６）の回転出力を直接に合成出力軸（２７）に伝達するが、この場合にも、合成出力軸（２７）のギヤ（１６）は、逆にギヤ（８）を介して前記パイプ軸（７）を駆動し、該パイプ軸（７）よりプラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）を駆動し、一方、前記エンジン（２０）の入力軸（２５）によりサンギヤ（１）、ギヤ（２ａ）を介してプラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）を回転駆動しており、前記プラネタリアギヤ（２ａ・２ｂ）は入力軸（２５）側からと、モータ出力軸（２６）側からの回転駆動を受ける為、これらの回転数差を吸収すべくキャリヤ（４・５）とキャリアギヤ（６）が回転されており、該キャリアギヤ（６）よりギヤ（１１）が回転し、前記ＨＳＴモードとＨＭＴモードの切換えにおいて、２つの油圧式切換クラッチ（１３・１４）が駆動するギヤ（１１）とギヤ（１２）回転が、略一致するモータ出力軸（２６）回転数となった時点で切換えを行うよう制御することを特徴とする油圧−機械式変速装置。
請求項１記載の油圧−機械式変速装置において、前記油圧式切換クラッチ（１３・１４）の切換により、機体の中速域以上はＨＭＴモードで出力すべく制御し、該ＨＭＴモードにおいて該モータ出力軸（２６）の回転が０となり停止するときの機体の走行速度を４〜１２ｋｍ／ｈとしたことを特徴とする油圧−機械式変速装置。